CN203800644U - 充电宝及充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种充电宝及充电装置。一种充电宝，可与一充电器电性连接，所述充电宝包括电源管理芯片和电池。所述电源管理芯片包括可与所述充电器通讯并要求所述充电器输出所述充电宝所需的充电电压的充电器检测电路。本实用新型还提出一种充电装置，本实用新型的充电宝具有较短的充电时间，本实用新型的充电装置可有效缩短对充电宝的充电时间。

Description

充电宝及充电装置

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及充电宝及充电装置。

背景技术

随着便携式电子装置（如智能手机、平板电脑等）的广泛应用，由于便携式电子装置的电池存在技术瓶颈，电池的续航能力非常有限，而充电宝自身具有储电单元可直接给便携式电子装置充电，且充电宝携带方便，因此，充电宝的使用越来越广泛。

图1绘示为现有的一种充电装置的架构示意图。请参见图1，现有的充电装置10包括充电宝12和用于为充电宝12充电的充电器14，充电宝12包括电源管理芯片122和电池124，电源管理芯片122内设有升压电路122a和充电电路122b，升压电路122a对电池124提供的电压进行升压调节，将其转换为5V（伏特）的充电电压，以对便携式电子装置进行充电。充电器14通过USB端口142与充电宝12电性连接，可对充电宝12进行充电。

然而，现有的充电器14只支持5V的充电电压输出，考虑到USB线缆上通常会有200mohm（毫欧姆）的阻抗,若充电器14能提供最大充电电流为1.5A（安培），结合USB线缆上的损耗以及充电宝12的内部充电电路122b的充电效率，充电宝12的电池124电压为3.7V时，电池的充电电流在1.6A左右（（5V-0.3V）*1.5A*85%/3.7V=1.6A，其中其中0.3V=200mohm*10^-3*1.5A）；如果充电宝12的电池容量为10000mAh（毫安培时），整个充电过程需要8～10个小时甚至更长。对于一些容量动辄10000mAH甚至20000mAH的充电宝12而言，采用目前标准输出电压为5V、输出电流为1.5A的充电器14充电，可能需要充电10多个小时甚至20个小时才能将充电宝12充满。此外，即使充电器14能提供最大充电电流为2A或以上，考虑到从充电宝12充电输入端到其内部电池通道阻抗大约在150mohm，则从充电器14输出到充电宝12电池124通道上的MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金氧半场效晶体管）损耗大约在0.7V以上，也即电压跌落至少在0.7V以上；如果USB线缆上的阻抗再偏大或者充电器14输出电压再偏低，会出现充电宝12充电时间特别长的现象，甚至很难支持将最大充电终止电压为4.35V的电池充满。

实用新型内容

本实用新型提供一种充电宝，其具有较短的充电时间。

本实用新型还提供一种充电装置，可有效缩短对充电宝的充电时间。

本实用新型提出一种充电宝，可与一充电器电性连接，所述充电宝包括电源管理芯片和电池。所述电源管理芯片包括可与所述充电器通讯并要求所述充电器输出所述充电宝所需的充电电压的充电器检测电路。

在本实用新型的一实施例中，所述充电宝所需的充电电压为5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。

在本实用新型的一实施例中，所述电源管理芯片还包括用于对所述电池提供的电压进行升压调节的升压电路和用于为便携式电子装置充电的充电电路。

本实用新型还提出一种充电装置，其包括充电宝和可为所述充电宝充电的充电器，所述充电宝包括电源管理芯片和电池。所述电源管理芯片包括可与所述充电器通讯并要求所述充电器输出所述充电宝所需的充电电压的充电器检测电路。

在本实用新型的一实施例中，所述充电器检测电路和所述充电器均支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议。

在本实用新型的一实施例中，所述充电宝通过USB端口与所述充电器电性连接。

在本实用新型的一实施例中，所述USB端口具有电源脚和两个信号管脚，所述充电器检测电路与所述电源脚及所述信号管脚电性连接。

在本实用新型的一实施例中，所述USB端口还具有接地脚，所述电源管理芯片与所述接地脚电性连接。

在本实用新型的充电宝及充电装置中，由于充电宝内部设有充电器检测电路，充电器检测电路可与充电器通讯，以将充电宝所需的充电电压告知充电器，要求充电器输出对应的充电电压，有利于实现高压充电，提升充电功率，缩短充电时间。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1绘示为现有的一种充电装置的架构示意图。

图2绘示为本实用新型的充电装置的架构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。

图2绘示为本实用新型的充电装置的架构示意图。请参见图2，本实用新型的充电装置20包括充电宝22和充电器24，充电宝22可随身携带，其可具有多个USB端口，能同时为多个便携式电子装置充电；便携式电子装置可为手机、平板电脑、PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）或GPS（Global Position System，全球定位系统）装置，但不以此为限。充电器24可与充电宝22电性连接，用于为充电宝22充电，使充电宝22储存一定的电能。

充电宝22包括电源管理芯片222和电池224，其中，电源管理芯片222包括升压电路222a、充电电路222b和充电器检测电路222c；升压电路222a用于对电池24提供的电压进行升压调节，将其转换为便携式电子装置的充电电压（通常为5V的充电电压）。充电电路222b用于为便携式电子装置充电，充电电路222b除了支持常规的5V电压充电，还支持7V、9V、12V或20V等一系列高数值等级的电压充电。充电器检测电路222c可支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，用于与充电器24通讯并要求充电器24输出充电宝22所需的充电电压，充电宝22所需的充电电压例如为5V、7V、9V、12V或20V。电池224可为锂离子电池，但不以此为限。

充电器24也支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，通过USB端口242与充电宝22电性连接，USB端口242具有电源脚VBUS、接地脚GND和两个信号管脚D+（Digital Positive）、D-（DigitalMinus），充电器检测电路222c与电源脚VBUS及两个信号管脚D+、D-电性连接，电源管理芯片222与接地脚GND电性连接。充电器24输出的充电电压可为5V、7V、9V、12V或20V。

需要说明的是，在本实施例中，充电器检测电路222c和充电器24均可同时支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，但本实用新型不以此为限，在其他实施例中，充电器检测电路222c和充电器24可支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议这三种协议的其中至少之一，且充电器检测电路222c和充电器24可支持的协议具有对应关系，例如，当充电器检测电路222c支持高通快充协议时，充电器24也对应支持高通快充协议，如此，充电宝22即可实现与充电器24通讯，以将充电宝22所需的充电电压告知充电器24。高通快充协议例如为高通QC2.0（Quick Charge2.0）快充协议，三星快充协议例如为三星FC快充协议，但不以此为限。

充电装置20的工作原理为：

当使用充电器24为充电宝22充电时，将充电宝22与充电器24连接，充电宝22的充电器检测电路222c检测到有电压输入，先作简单的5V电压判断，接着，充电宝22的充电器检测电路222c与充电器24基于高通快充协议、三星快充协议或联发科快充协议进行通讯，充电器24可以通过电源脚VBUS的电流值或者两个信号管脚D+、D-上的电压幅值获知充电宝22需要何种等级的充电电压，充电器24输出充电宝22所需等级的充电电压。然后，充电电路222b根据输入的充电电压等级，以及锂离子电池224的化学特性，对电池224进行预充、恒流、恒压等充电。具体地，当电池224的电压低于2V时，可进行预充；当电池224的电压在2V至4.2V之间时，可进行恒流充电；当电池224的电压高于4.2V时，可进行恒压充电。

由于充电宝22和充电器24均支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，充电宝22与充电器24能够在电源脚VBUS上或者信号管脚D+、D-上进行通讯，要求充电器24输出除常规的5V直流充电电压外，还可输出7V、9V、12V或20V等一系列高数值等级的直流充电电压，提高最大充电功率，缩短充电时间。

采用高数值等级的充电电压为何能缩短充电宝22充电时间的原因说明如下：

以充电器24能输出电压9V、输出电流1.5A、输出功率P1’=9V*1.5A=13.5W（瓦）为例，与现有充电器14（参见图1）的输出电压5V、输出电流1.5A、输出功率P2’=5V*1.5A=7.5W比较，考虑到0.45W的USB线损，充电宝22能得到的最大输出充电功率分别为P1=13.5-0.45=13.05W和P2=7.5-0.45=7.05W，最大输入充电功率提高（P1-P2）/P2=85%。如果两种情况下充电宝22内部充电电路效率接近且内部充电电路所能允许的最大充电电流足够大，假定输出电压9V、输出电流1.5A对应恒流充电流I1，电压U时的充电时间为T1，而输出电压5V、输出电流1.5A对应恒流充电流I2，电压U时的充电时间为T2；而根据公式电量Q=IT和功率P=UI可以得出，充电宝22恒流充电的情况下可节省的充电时间比例为(T2-T1)/T2=(P1-P2)/P1=85/185=46%。

相对于现有技术，现有技术中若USB线缆阻抗偏高，或者充电器24输出电压偏低（比如为4.75V），充电宝12（参见图1）的充电时间会大幅拉长甚至充不满；而在本实用新型中，由于向充电宝22内部充电电路输入的充电电压可远高于充电宝22的电池的最大充电电压，则缩短充电时间且可避免电池充不满的情况发生。

需要注意的是，本实施例只列出了常用的7V/9V/12V/20V等高于5V且被高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议所支持“高压”充电点，但本实用新型不限定充电电压的数值，在其他实施例中，也可采用新的高压充电协议以及不同数值的充电电压。充电宝22内部在电源脚VBUS输入端可增加一过压保护芯片，防止充电宝22烧坏。

综上所述，本实用新型充电宝及充电装置至少具有以下的优点：

1.在本实用新型的充电宝及充电装置中，由于充电宝内部设有充电器检测电路，充电器检测电路可与充电器通讯，以将充电宝所需的充电电压告知充电器，要求充电器输出对应的充电电压，有利于实现高压充电，增加充电功率，缩短充电时间。

2.本实用新型的充电宝及充电装置的一个实施例中，充电器和充电宝的充电器检测电路均同时支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议，实现充电宝和充电器间的相互通讯，从而充电器可较容易获知充电宝需要何种等级的充电电压，有利于实现高压充电。

3.本实用新型的充电宝及充电装置的一个实施例中，充电宝具有多个USB端口，能同时为多个便携式电子装置充电。

4.本实用新型的充电宝及充电装置的一个实施例中，在充电宝内部可增加一过压保护芯片，防止充电宝烧坏，提高充电宝的安全性能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种充电宝（22），可与一充电器（24）电性连接，所述充电宝（22）包括电源管理芯片（222）和电池（224），其特征在于，所述电源管理芯片（222）包括可与所述充电器（24）通讯并要求所述充电器（24）输出所述充电宝（22）所需的充电电压的充电器检测电路（222c）。 

2.如权利要求1所述的充电宝（22），其特征在于：所述充电宝（22）所需的充电电压为5伏特、7伏特、9伏特、12伏特或20伏特。 

3.如权利要求1所述的充电宝（22），其特征在于：所述电源管理芯片（222）还包括用于对所述电池（224）提供的电压进行升压调节的升压电路（222a）和用于为便携式电子装置充电的充电电路（222b）。 

4.一种充电装置（20），其包括充电宝（22）和可为所述充电宝（22）充电的充电器（24），所述充电宝（22）包括电源管理芯片（222）和电池（224），其特征在于，所述电源管理芯片（222）包括可与所述充电器（24）通讯并要求所述充电器（24）输出所述充电宝（22）所需的充电电压的充电器检测电路（222c）。 

5.如权利要求4所述的充电装置（20），其特征在于：所述充电器检测电路（222c）和所述充电器（24）均支持高通快充协议、三星快充协议及联发科快充协议。 

6.如权利要求4所述的充电装置（20），其特征在于：所述充电宝（22）通过USB端口（242）与所述充电器（24）电性连接。 

7.如权利要求6所述的充电装置（20），其特征在于：所述USB端口（242）具有电源脚（VBUS）和两个信号管脚（D+、D-），所述充电器检测电路（222c）与所述电源脚（VBUS）及所述信号管脚（D+、D-）电性连接。 

8.如权利要求7所述的充电装置（20），其特征在于：所述USB端口（242）还具有接地脚（GND），所述电源管理芯片（222）与所述接 地脚（GND）电性连接。